NO153021B - DEVICE FOR MEASUREMENT OF WATER FLOW - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører strømmålere som er anordninger for måling av strømmer i vann, mer spesielt hastigheten av hav-strømmer ved hjelp av Doppler-effekten. The present invention relates to current meters which are devices for measuring currents in water, more particularly the speed of ocean currents using the Doppler effect.

Målingene utføres på et fartøy i bevegelse, og strømhastighetene bestemmes praktisk talt fra overflaten og til store dybder som kan overstige 1000 m. The measurements are carried out on a moving vessel, and current velocities are practically determined from the surface and to great depths that can exceed 1000 m.

Kjennskapet til strømmens profil som funksjon av dybden er viktig for å fullstendiggjøre navigatørens bedømmelse, navigering av undervannsbåter, olje- og mineralleting til havs, geofysiske studier og kjennskapet til omgivelsene. Knowledge of the current's profile as a function of depth is important to complete the navigator's judgement, navigation of submarines, oil and mineral exploration at sea, geophysical studies and knowledge of the surroundings.

En type såkalte klassiske strømmålere så som skruemålere og elektromagnetiske målere, må plasseres i miljøet for å måle strømmen, og med mindre man bruker flere sensorer, kan disse mål-erne bare utføre en punktmåling. Det er kjent at hvis man på kvasimomentan måte vil måle strømmens profil, må man bruke en annen type strømmålere, nemlig Doppler-målere. Hertil bruker en sonarer med senderaksene på skrå i forhold til vertikalen. De oppnådde ekkoer skyldes for det første volumrefleks og for det annet refleksjon fra havbunnen. A type of so-called classic current meters, such as screw meters and electromagnetic meters, must be placed in the environment to measure the current, and unless several sensors are used, these meters can only perform a point measurement. It is known that if you want to measure the current profile in a quasi-instantaneous way, you have to use another type of current meter, namely Doppler meters. For this, one uses sonars with the transmitter axes at an angle in relation to the vertical. The echoes obtained are due, firstly, to volume reflection and, secondly, to reflection from the seabed.

De ekkoer som skyldes volumrefleks, underkastes en frekvensvari-asjon som skyldes Doppler-effekten, og avhenger av fartøyets relative fart i forhold til strømmen i målepunktet. Den dybde som svarer til målepunktet, finner man av returtiden. Fartøyets absolutte fart beregnes ut fra frekvensvariasjonen av ekkoet fra bunnen på grunn av Doppler-effekten The echoes caused by volume reflection are subjected to a frequency variation caused by the Doppler effect, and depend on the vessel's relative speed in relation to the current at the measuring point. The depth corresponding to the measuring point can be found from the return time. The vessel's absolute speed is calculated from the frequency variation of the echo from the bottom due to the Doppler effect

Målingene utføres i to perpendikulære vertikalplan. Dermed finner man vektorene fartøyets fart gejnnom vannet relativt strøm-men og fartøyets fart over grunnen. Vektoren strømmens hastighet over grunnen finner man ved substraksjon av de nevnte vek-torer. Ettersom denne operasjon utføres for alle volumekkoer på de forskjellige dybder, oppnår man en profil av strørahas-tighets-vektorene. The measurements are carried out in two perpendicular vertical planes. In this way, the vectors the vessel's speed through the water relative to the current and the vessel's speed over the ground are found. The vector the current's speed over the ground is found by subtracting the aforementioned vectors. As this operation is performed for all volume echoes at the different depths, a profile of the scattering velocity vectors is obtained.

Ifølge den tidligere teknikk bruker man bare én frekvens for According to the prior art, only one frequency is used for

å oppnå tilbakeslagsekkoene (volumekkoene) og bunnekkoet. For imidlertid å oppnå effekter som er tilstrekkelige for tilbake-kastingsekkoene, har erfaringen vist at man må bruke høye frekvenser (^50 kHz) . For derimot å oppnå ekko fra dybder på omkring 3.000 m må man, hensyn tatt til forplantningstapene, bruke lave frekvenser ('v 10 kHz) . to obtain the rebound echoes (volume echoes) and the bottom echo. However, in order to achieve effects sufficient for the throwback echoes, experience has shown that high frequencies (^50 kHz) must be used. On the other hand, in order to obtain echoes from depths of around 3,000 m, one must, taking into account the propagation losses, use low frequencies ('v 10 kHz) .

Men bruken av lav frekvens krever transduktordimensjoner av størrelsesorden meter for en åpningsvinkel på 7° i strålings-diagrammet. Dette ville føre til en uønsket størrelse av transduktorene. But the use of low frequency requires transducer dimensions of the order of meters for an opening angle of 7° in the radiation diagram. This would lead to an undesirable size of the transducers.

Anordningen ifølge oppfinnelsen bøter på disse mangler og tillater måling av hastighetsprofilen selv for dybder på 3000 m med sendere/mottagere med redusert omfang takket være at man bruker samtidig sending på to høye frekvenser. Mottagningen foregår da på høye frekvenser for volumekkoene og på lav frekvens for ekkoet fra bunnen. Den lave frekvensen er differan-sen mellom de to høye frekvensene. Denne overføringen av differansefrekvensen skyldes vannets ulineære virkninger, og har god direktivitet. Det er kjent at ekvivalentantennen for differansefrekvensen er interferensområdet for de to bølger som sendes på høye frekvenser, og som er meget større enn senderantennen. Ved hjelp av anordningen ifølge oppfinnelsen er det mulig å måle strømhastigheter selv på store dybder. The device according to the invention compensates for these shortcomings and allows the measurement of the velocity profile even for depths of 3000 m with transmitters/receivers with a reduced range thanks to the use of simultaneous transmission on two high frequencies. The reception then takes place at high frequencies for the volume echoes and at a low frequency for the echo from the bottom. The low frequency is the difference between the two high frequencies. This transfer of the difference frequency is due to the non-linear effects of the water, and has good directivity. It is known that the equivalent antenna for the difference frequency is the interference area for the two waves that are transmitted at high frequencies, and which is much larger than the transmitting antenna. With the aid of the device according to the invention, it is possible to measure current velocities even at great depths.

Mer presist vedrører oppfinnelsen en måleanordning for havstrøm^ mer, kalt strømmåler, plassert på et fartøy i bevegelse,omfattende en Doppler-effekt-sonar som sender og mottar langs retninger Dj_, D2 , D3 og D4, idet D^ og D2 ligger i et plan Oxz og danner vinklene + CX og - Ot med vertikalen Oz, idet D3 og D4 ligger i planet Oyz perpendikulært på Oxz og D3 og D4 danner vinklene + OC og More precisely, the invention relates to a measuring device for ocean currents, called a current meter, placed on a vessel in motion, comprising a Doppler effect sonar which transmits and receives along directions Dj_, D2 , D3 and D4, D^ and D2 being in a plane Oxz and form the angles + CX and - Ot with the vertical Oz, as D3 and D4 lie in the plane Oyz perpendicular to Oxz and D3 and D4 form the angles + OC and

- Qc med Oz, idet de mottatte signaler skriver seg fra volum-tilbakekastingen i vannmiljøet og fra refleksjoner fra bunnen, og idet anordningen også omfatter behandlingsmidler (4) for de mottatte signaler for å beregne de horisontale komponenter av strømmens hastiheter i forhold til fartøyet og de horison- - Qc with Oz, since the received signals are written from the volume throwback in the water environment and from reflections from the bottom, and since the device also includes processing means (4) for the received signals to calculate the horizontal components of the current velocities in relation to the vessel and the horizon

tale komponenter av fartøyets hastighet så vel som midler til å beregne de horisontale komponenter av strømmenes hastigheter i forskjellige dybder, og kjennetegnes ved midler innrettet for via en og samme antanne samtidig å sende ut to høye frekvenser fi og ±2 0(? 1 behandlingsmidlene anordnede mottagningsmidler for gjennom en og samme antenne samtidig å motta de volumtilbakekastningssignaler som er påvirket av Doppler-effekten på frekvensene f-^D , f^ 2K f!(<3>), f].(4), f2 (1) > speech components of the vessel's speed as well as means for calculating the horizontal components of the current's velocities at different depths, and are characterized by means designed to transmit via one and the same antenna at the same time two high frequencies fi and ±2 0(? 1 the processing means arranged receiving means for simultaneously receiving, through one and the same antenna, the volume return signals which are affected by the Doppler effect at the frequencies f-^D , f^ 2K f!(<3>), f].(4), f2 (1) >

<f>2^<2>^/ f 2 ^ °9 f2 ^ henholdsvis svarende til frekvensene f^<f>2^<2>^/ f 2 ^ °9 f2 ^ respectively corresponding to the frequencies f^

og f2 og langs retningene D^, D2, D2 og D4 så vel som signaler på frekvensene F^, F^, F (3) og <p>(<4>) som skriver seg fra bunnen og svarer til signaler på en lav frekvens F=f-^ - f2 som genereres på grunn av vannmassens ulineariteter i retningene D^, D2, D3 og D4, idet behandlingsmidlene avgir verdiene av komponentene av hastigheten fartøy/strøm langs Ox ut fra verdiene f]_^ - f]^<2>) og/eller f 2 ^ ~ ^ 2^ og komponentene langs Oy ut fra verdiene f j_ ^ ~^j</4>^ og/eller f ~ f 2 ^ ' idet komponentene av fartøyets absolutte hastighet langs Ox og Oy beregnes ut fra verdiene F(l) -F(2) og F(3) -F(4), and f2 and along the directions D^, D2, D2 and D4 as well as signals on the frequencies F^, F^, F (3) and <p>(<4>) which are written from the bottom and correspond to signals on a low frequency F=f-^ - f2 which is generated due to the non-linearities of the water mass in the directions D^, D2, D3 and D4, as the treatment means emit the values of the components of the speed vessel/current along Ox based on the values f]_^ - f]^ <2>) and/or f 2 ^ ~ ^ 2^ and the components along Oy based on the values f j_ ^ ~^j</4>^ and/or f ~ f 2 ^ ' being the components of the vessel's absolute speed along Ox and Oy is calculated from the values F(l) -F(2) and F(3) -F(4),

og hvor disse verdier av hastighetskomponentene brukes til beregning av strømmenes hastigheter. and where these values of the velocity components are used to calculate the currents' velocities.

Andre trekk og fordeler vil fremgå av følgende beskrivelse i forbindelse med figurene, hvor: Other features and advantages will be apparent from the following description in connection with the figures, where:

- figur 1 er et prinsippskjerna for Doppler-strømmåleren, - figure 1 is a principle core for the Doppler current meter,

- figur 2 er et generelt skjema av anordningen ifølge oppfinnelsen, - figure 2 is a general diagram of the device according to the invention,

- figur 3 er et generelt skjema av senderkretsene, - figure 3 is a general diagram of the transmitter circuits,

- figur 4 er et skjema av de analoge behandlingskretser for de mottatte signaler, - figur 5 er et skjema av de digitale behandlingskretser for de motatte signaler, - figure 4 is a diagram of the analogue processing circuits for the received signals, - figure 5 is a diagram of the digital processing circuits for the received signals,

- figur 6 viser noen signaler som funksjon av tiden, - figure 6 shows some signals as a function of time,

- figur 7 viser en variant av de digitale behandlingskretser for de motatte signaler. - figure 7 shows a variant of the digital processing circuits for the received signals.

Når en akustisk bølge sendes i vann, vil miljøets ulineære egenskaper bevirke at bølgens hastighet avhenger av den øyeblikkelige amplitude av lydtrykket, og dette trykkets sinusform blir de-formert til å nærme seg sagtannform. When an acoustic wave is sent in water, the non-linear properties of the environment will cause the wave's speed to depend on the instantaneous amplitude of the sound pressure, and this pressure's sinusoid will be deformed to approach a sawtooth shape.

Herav følger at hvis to lydbølger med frekvensene f-^ og f.,, kalt primærbølger, sendes i samme volum, interfererer de og danner flere intermodulasjonsprodukter,hvorav spesielt signalet med frekvensen f2 + f-^, som raskt blir absorbert, og det søkte signal med frekvensen f2 - = F. It follows that if two sound waves with the frequencies f-^ and f.,, called primary waves, are sent in the same volume, they interfere and form several intermodulation products, of which in particular the signal with the frequency f2 + f-^, which is quickly absorbed, and the sought signal with frequency f2 - = F.

Den antennen som stråler ut denne lave frekvensen, er da ikke den antenne eller transduktor som er festet på fartøyet, men hele det volum som er "lydbelagt" av de to primærfrekvenser. Denne forlengede antenne, som utgjøres av vann, stråler ut sin lave frekvens i primærbølgenes forplantningsretning. The antenna that radiates this low frequency is not the antenna or transducer attached to the vessel, but the entire volume that is "sound covered" by the two primary frequencies. This elongated antenna, which is made of water, radiates its low frequency in the direction of propagation of the primary waves.

Denne an tennen har karakteristiske egenskaper så som en direktivitet og små sekundærlober. (Her erX-= bølgelengden i vann av svingninger med frekvensen F, og L = lengden av denne antennen bestående av vann). På denne måten er det mulig å frem-bringe meget fine retningsdiagrammer, som er meget finere enn man kunne oppnådd med de meget små sendeflater som frembringer de primære strålingsdiagrammer. This antenna has characteristic properties such as a directivity and small secondary lobes. (Here X-= the wavelength in water of oscillations with the frequency F, and L = the length of this antenna consisting of water). In this way, it is possible to produce very fine directional diagrams, which are much finer than could be achieved with the very small transmitting surfaces which produce the primary radiation diagrams.

Det er kjent å bruke sonarer som anvender ulineær akustikk ved It is known to use sonars that use nonlinear acoustics

å sende samtidig på to frekvenser og motta differanse^- eller sekundærfrekvensen. Disse jonarer som ofte kalles parametriske, brukes særlig til å ta opp målinger av havdybden. Det er vanlig for dette formål å bruke primærfrekvenser omkring 38 kHz og en sekundærfrekvens som kan variere fra 0,8 til 6,7 kHz. Lave frekvenser har god gjennomtrengningsevne i sjøen. to transmit simultaneously on two frequencies and receive the difference^ or secondary frequency. These ionars, which are often called parametric, are used in particular to take measurements of the ocean depth. It is common for this purpose to use primary frequencies around 38 kHz and a secondary frequency which can vary from 0.8 to 6.7 kHz. Low frequencies have good penetration in the sea.

Ifølge oppfinnelsen brukes disse ulineære effekter til å bestemme strømhastighetene etter Doppler-effekten. According to the invention, these non-linear effects are used to determine the current velocities according to the Doppler effect.

For med differansefrekvensen F å oppnå akseptable lydnivåer, må man sende ut høye lydnivåer på primærfrekvensene. Lydnivåets høye effekt er ikke noen ulempe, fordi det er nødvendig for å opp-fange et tilstrekkelig signalnivå i volumekkoene. In order to achieve acceptable sound levels with the difference frequency F, one must emit high sound levels on the primary frequencies. The high effect of the sound level is not a disadvantage, because it is necessary to pick up a sufficient signal level in the volume echoes.

Det må bemerkes at dette tilstrekkelig høye nivå praktisk talt bare oppnås for frekvenser høyere enn 20 kHz, hvilket svarer til utbredelsen på grunn av biologiske komponenter, som plankton. Fig. 1 viser skjematisk anordningen ifølge oppfinnelsen. Et overflatefartøy 100 beveger seg i en retning x med absolutt fart W. En sonar 110 sender samtidig ut pulser på frekvensene f-^ og f2 med en repetisjonsperiode T, i de midlere retninger D, og D,,. D, og D2 ligger i planet xz, idet z er vertikalretningen, og danner henholdsvis vinkler ... +:Xog -Oo med retningen z. Sonaren 110 sender også pulser på frekvensene f^ og f2, som er forskjøvet i forhold til de første, i de to midlere retninger D^ og D^. D3 og ligger i planet yz og danner henholdsvis vinkler på + <Xog -06 med retningen z. Fig. 2 viser et skjema av en utformning ifølge oppfinnelsen. It must be noted that this sufficiently high level is practically only achieved for frequencies higher than 20 kHz, which corresponds to the propagation due to biological components, such as plankton. Fig. 1 schematically shows the device according to the invention. A surface vessel 100 moves in a direction x with absolute speed W. A sonar 110 simultaneously emits pulses on the frequencies f-^ and f2 with a repetition period T, in the mean directions D, and D,,. D, and D2 lie in the plane xz, z being the vertical direction, and respectively form angles ... +:X and -Oo with the direction z. The sonar 110 also sends pulses at the frequencies f^ and f2, which are shifted in relation to the first, in the two middle directions D^ and D^. D3 and lie in the plane yz and respectively form angles of + <X and -06 with the direction z. Fig. 2 shows a diagram of a design according to the invention.

Anordningen omfatter en senderenhet 1 og to transduktorgrupper The device comprises a transmitter unit 1 and two transducer groups

2 og 3. Hver av disse grupper omfatter fire transduktorer som to og to danner en flatevinkel. De er anbragt under fartøyet på slik måte at transduktorene stråler i de retninger som danner en vinkel på + CL med vertikalen, og er rettet nedover. Vinkelen 0^ velges vanligvis lik 30°. Transduktorene 2.1 og 2.3 i gruppe 2 stråler henholdsvis i retninger som er parallelle med D^ og D2, som danner vinkelen +0Cog -OOmed vertikalen Ox, og er rettet nedover i planet Oxz. 2 and 3. Each of these groups comprises four transducers which two and two form a surface angle. They are placed under the vessel in such a way that the transducers radiate in the directions that form an angle of + CL with the vertical, and are directed downwards. The angle 0^ is usually chosen equal to 30°. The transducers 2.1 and 2.3 in group 2 respectively radiate in directions parallel to D^ and D2, which form the angle +0Cog -OO with the vertical Ox, and are directed downwards in the plane Oxz.

Transduktorene 2.2 og 2.4 i gruppe 2 mottar de signaler som kommer fra de respektive retninger D^. og D.,. På samme måte omfatter gruppe 3 sendertransduktoren 3.1 og mottagertransduktoren 3.3 hvis akser er parallelle med D^, og sender- og mottagertrans-duktorene 3.3 og 3.4 hvis akser er parallelle med D^. D^ og D^ ligger i planet Oyz. The transducers 2.2 and 2.4 in group 2 receive the signals coming from the respective directions D^. and D.,. Similarly, group 3 comprises the transmitter transducer 3.1 and the receiver transducer 3.3 whose axes are parallel to D^, and the transmitter and receiver transducers 3.3 and 3.4 whose axes are parallel to D^. D^ and D^ lie in the plane Oyz.

Signalbehandlingsenheten 4 omfatter de analoge og digitale sig-nalmottagnings- og behandlingskretser, henholdsvis 5 og 6 . Den digitale behandling kan realiseres enten ved hjelp av vanlig teknikk med integrerte kretser, eller med mikroprosessor-teknikk. The signal processing unit 4 comprises the analogue and digital signal receiving and processing circuits, 5 and 6 respectively. The digital processing can be realized either using conventional technology with integrated circuits, or with microprocessor technology.

Verdiene av de hastigheter som måles i de forskjellige lag visua-liseres og registreres av enheten 7, som omfatter to underen-heter 7.2 og 7.3 som henholdsvis svarer til de verdier som oppnås langs x og y. Behandlingsenheten 4 er felles for behandlingene langs x og y. Klokkesignalene H, med periode T, styrer venderne 8.1, 8.2 og 8.3 med tidsintervaller T-^/2 for å vende mot gruppe 2 eller 3. En annen vender 7.4 styres i samme takt for å slippe igjennom signalene vekselvis mot enhetene 7.2 og 7.3. The values of the speeds measured in the different layers are visualized and recorded by the unit 7, which comprises two sub-units 7.2 and 7.3 which respectively correspond to the values obtained along x and y. The treatment unit 4 is common to the treatments along x and y. The clock signals H, with period T, control the inverters 8.1, 8.2 and 8.3 with time intervals T-^/2 to turn towards group 2 or 3. Another inverter 7.4 is controlled at the same rate to let through the signals alternately towards the units 7.2 and 7.3.

Ved å velge T^/2 = 4 sekunder er det mulig å treffe bunnen på dybder inntil 3000 m. By choosing T^/2 = 4 seconds, it is possible to hit the bottom at depths of up to 3000 m.

Til de bølger som sendes ut på frekvensen f-^ svarer ekkoer som skyldes tilbakekasting fra miljøet. Disse ekkoer er forskjøvet på grunn av Doppler-ef fekten og har frekvensene f-, ^,f, ^ , The waves sent out at the frequency f-^ correspond to echoes caused by reflection from the environment. These echoes are shifted due to the Doppler effect and have the frequencies f-, ^,f, ^ ,

(3) (4) (3) (4)

f-^ (<3>) '^l ' som nenn°ldsvis svarer til retningene D-^, D2, D^ og f-^ (<3>) '^l ' which respectively corresponds to the directions D-^, D2, D^ and

Det mottas også ekkoer på frekvensene f2^,f2^ '^2^'^2^ svarende til retningene D^, D2, D^ og D^. Echoes are also received on the frequencies f2^,f2^ '^2^'^2^ corresponding to the directions D^, D2, D^ and D^.

På grunn av vannmassenes ulinearitet får man også mottagning på "differanse"frekvensen F=f, - f9, og ved mottagningen får man også ekkoer fra bunnen på frekvensene F (1') -, F ( 2■ ) -,F (3) og F(<4>) svarende til retningene D^, D^, D, og D^. Due to the non-linearity of the water masses, you also get reception on the "difference" frequency F=f, - f9, and during the reception you also get echoes from the bottom on the frequencies F (1') -, F ( 2■ ) -,F (3) and F(<4>) corresponding to the directions D^, D^, D, and D^.

Hvis U er den relative fartsvektor av fartøyet i forhold til strømmen, W fartøyets absolutte fart og V strømmens absolutte fartsvektor, har vi: If U is the relative speed vector of the vessel in relation to the current, W the absolute speed of the vessel and V the absolute speed vector of the current, we have:

La V X, W X og U x være komponentene av vektorene V, W og U langs x og Vy, -Wy og U vektorenes komponenter langs y. Av de kjente ligninger for Doppler-sonaren, der C er lydhastigheten i vannet, har vi da: Let V X, W X and U x be the components of the vectors V, W and U along x and Vy, -Wy and U the components of the vectors along y. From the known equations for the Doppler sonar, where C is the speed of sound in the water, we then have:

Man kan også finne fartøyets absolutte fart ut fra Doppler-varia-sjonene av differansefrekvensen F som skyldes miljøets ikke-line-aritet. One can also find the vessel's absolute speed from the Doppler variations of the difference frequency F which is due to the non-linearity of the environment.

Man ser at vanligvis beveger fartøyet seg langs Ox, og da er Wy= 0. One can see that usually the vessel moves along Ox, and then Wy= 0.

Ifølge et trekk ved oppfinnelsen gjøres målingene både for de signaler som svarer til frekvensen f^ og til frekvensen t^, og ligning (2) viser at man således kan oppnå to verdier av Uxog U , hvilket gir en mulighet for å velge det beste mål ved hjelp According to a feature of the invention, the measurements are made both for the signals corresponding to the frequency f^ and to the frequency t^, and equation (2) shows that one can thus obtain two values of Ux and U , which gives an opportunity to choose the best measure with help

av en første bestemmelseskrets. of a first destination circle.

På grunnlag av ligningene (1), (2) og (3) kan man. da bestemme verdiene av strømmens absolutte hastighetskomponenter. On the basis of equations (1), (2) and (3) one can. then determine the values of the absolute velocity components of the current.

Figur 3 viser detaljer av senderkretsen 1 i figur 2. To oscil-latorer 1.1 og 1.2 arbeider henholdsvis på frekvensene f-^ og f2 hvis signaler blir addert av en adderer 1.3 og klippet av en "alt-eller-intet"-modulator 1.4, som igjen blir påtrykt et signal ved varighet T generert av kretsen 1.5 ut fra synkroniseringssignalet H^. Det signal som avgis fra forsterkeren 1.6 påtrykkes sender-transduktorene samtidig i de to retninger i samme plan, f.eks. først til D^ og D2- I halvdelen av klokkeperioden H, blir sending og mottaging langs D^ og D^ i planet xz repetert ifølge samme prosess. Figure 3 shows details of the transmitter circuit 1 in Figure 2. Two oscillators 1.1 and 1.2 work respectively on the frequencies f-^ and f2 whose signals are added by an adder 1.3 and clipped by an "all-or-nothing" modulator 1.4, which in turn is impressed with a signal of duration T generated by the circuit 1.5 based on the synchronization signal H^. The signal emitted from the amplifier 1.6 is applied to the transmitter transducers simultaneously in the two directions in the same plane, e.g. first to D^ and D2- In half of the clock period H, transmission and reception along D^ and D^ in the plane xz are repeated according to the same process.

Som følge av Doppler-effekten får de mottatte signaler frekvensene f]_^ °g f 2 ^ ^or retnin(-Jen Di °9 frekvensene f^<2>^ og f 2 ^ As a result of the Doppler effect, the received signals get the frequencies f]_^ °g f 2 ^ ^or retnin(-Jen Di °9 the frequencies f^<2>^ and f 2 ^

for retningen D2»for direction D2"

Transduktoren 2.2 i figur 2 påtrykker i 400, til inngangen på behandlingsanordningen 4 (vist mer detaljert i figur 4), signaler med frekvensene f, ^ , f_^,F^. De signaler med frekvenser f^ (<1>) og f2 (1) som oppnås med Doppler-forskyvning på grunn av The transducer 2.2 in figure 2 applies signals with the frequencies f, ^ , f_^,F^ in 400, to the input of the treatment device 4 (shown in more detail in figure 4). The signals with frequencies f^ (<1>) and f2 (1) obtained with Doppler shift due to

tilbåkekasting fra vannlagene, forsterkes av forsterkeren 4.1 backcasting from the water layers, is amplified by the amplifier 4.1

og påtrykkes filtrene 4.4 og 4.5. Midtfrekvensen for filter 4.4 er f^ og for filter 4.5 er den f,,. and applied to filters 4.4 and 4.5. The center frequency for filter 4.4 is f^ and for filter 4.5 it is f,,.

Filtrene 4.4 og 4.5 har en båndbredde som slipper igjennom de signaler som er forskjøvet på grunn av Doppler-effekten for hastigheter fartøy/strøm eller fartøy/havbunn fra -10 til +20 knop. De tilsvarende forsterkere må derfor ha disse båndbreddene. Frekvensene av de signaler sem skyldes tilbakekastingen måles hvert 30 ms som, hensyn tått til strålenes helning, svarer til måling av vannlag med en tykkelse på ca. 20 m. Filters 4.4 and 4.5 have a bandwidth that lets through the signals that are shifted due to the Doppler effect for vessel/current or vessel/seabed speeds from -10 to +20 knots. The corresponding amplifiers must therefore have these bandwidths. The frequencies of the signals due to the reflection are measured every 30 ms, which, taking into account the inclination of the rays, corresponds to the measurement of a layer of water with a thickness of approx. 20 m.

En utvikling av de mottatte signaler som funksjon av tiden oppnås ved hjelp av klokkesignalene H2 med en periode på 30 ms som styrer de digitale frekvens tellere 4.7 som mottar signalene på Doppler-frekvensene f ^ ^ og f 2 ^ . A development of the received signals as a function of time is achieved by means of the clock signals H2 with a period of 30 ms which control the digital frequency counters 4.7 which receive the signals at the Doppler frequencies f ^ ^ and f 2 ^ .

De signaler ;med Doppler-f rekvensen F^ som reflekteres fra bunnen, påtrykkes også en digital frekvensteller 4.8. Ankomsttiden for signalet med frekvens F^ er ikke kjent a priori, og telleren 4.8 må utløses av signalet selv, som blir underkastet en kort deteksjon-integrasjon av størrelsesorden én periode av sekundærfrekvensen i kretsen 4.9, som styrer vippen 4.10. The signals with the Doppler frequency F^ which are reflected from the bottom are also printed on a digital frequency counter 4.8. The arrival time of the signal with frequency F^ is not known a priori, and the counter 4.8 must be triggered by the signal itself, which is subjected to a short detection integration of the order of one period of the secondary frequency in the circuit 4.9, which controls the flip-flop 4.10.

Videre blir de signaler som filtreres i filtrene 4.4 og 4.5 på - trykt korte deteksjons- og integrasjonskretser 4.11, idet integ-rasjonen gjøres over en tid av størrelsesorden én periode av primærfrekvensen. De integrerte signaler styrer vippene 4.12, Furthermore, the signals that are filtered in the filters 4.4 and 4.5 are printed on short detection and integration circuits 4.11, the integration being done over a time of the order of one period of the primary frequency. The integrated signals control the flippers 4.12,

som avgir binære signaler som godkjenner målingen. which emits binary signals that approve the measurement.

De signaler som er filtrert i filtrene 4.4 og 4.5, påtrykkes også lange deteksjons- og integrasjonskretser 4.13 med en lengde av noen dekader av perioder av primærfrekvensen. Kretsen 4.13 etter-følges av digital-analog-omformere 4.14. The signals filtered in the filters 4.4 and 4.5 are also applied to long detection and integration circuits 4.13 with a length of a few decades of periods of the primary frequency. The circuit 4.13 is followed by digital-analog converters 4.14.

De signaler med frekvens F som skriver seg fra refleksjon fra bunnen av de bølger som genereres på grunn av miljøets ikke-line-aritet, filtreres av filteret 4.6 med midtfrekvensen F, etter at de er forsterket i forsterkeren 4.2 med variabel forsterkning. Forsterkningen som er variabel som funksjon av tiden (V.F.T) styres av en funksjonsgenerator 4.3 som igjen styres av hver halvperiode av klokken H^. Forsterkeren V.F.T er nødvendig for å utligne de store amplitudeforskjeller som kan eksistere i det signal F^ som sendes tilbake fra bunnen som følge av dennes meget variable dybde. The signals with frequency F which are written from reflection from the bottom of the waves generated due to the non-linearity of the environment are filtered by the filter 4.6 with the center frequency F, after they are amplified in the amplifier 4.2 with variable gain. The gain which is variable as a function of time (V.F.T) is controlled by a function generator 4.3 which in turn is controlled by each half period of the clock H^. The amplifier V.F.T is necessary to compensate for the large amplitude differences that may exist in the signal F^ which is sent back from the bottom as a result of its highly variable depth.

Parallelt måler man signalenes amplitude for, når det ikke er deteksjon av dårlige signaler, å finne hvilket signal som har størst amplitude. In parallel, the amplitude of the signals is measured in order, when there is no detection of bad signals, to find which signal has the greatest amplitude.

Signalpassasjer under en fastsatt terskel bestemmes av vippene 4.12 i figur 4, som ved 402, 405, 410 og 413 avgir binære signaler. Signal passages below a fixed threshold are determined by flip-flops 4.12 in Figure 4, which at 402, 405, 410 and 413 emit binary signals.

Disse signaler gir godkjennelse av signalene på frekvensene f, ^, f (1) f (2) (2) 2 '1 og f2 De påtrykkes en første bestemmelseskrets 5.6 (figur 5) i behandlingskretsen 6. De signaler som avgis av vippene 4.10 påtrykkes ved 408 og 416 inngangen på en annen bestemmelseskrets 5.8 (figur 5) for å godkjenne målingen av far-tøyets absolutte fart. These signals give approval of the signals on the frequencies f, ^, f (1) f (2) (2) 2 '1 and f2 They are applied to a first determination circuit 5.6 (figure 5) in the processing circuit 6. The signals emitted by the flip-flops 4.10 are applied at 408 and 416 the input on another determination circuit 5.8 (figure 5) to approve the measurement of the vessel's absolute speed.

Amplituden av Doppler-signalene svarer til frekvensene f-^ og f2, og blir målt ved hjelp av lang deteksjon-integrasjon (noen dekader av perioder) i 4.13, som følge av en analog/digital-omformer 4.14 (figur 4). Ved 403, 406, 411 og 414 har man da til rådighet digitale signaler som representerer de respektive amplituder av f, ^,f„^,f, ^ og f-^2', som sammenlignes parvis, f, ^ med The amplitude of the Doppler signals corresponds to the frequencies f-^ and f2, and is measured by means of long detection integration (a few decades of periods) in 4.13, as a result of an analog/digital converter 4.14 (Figure 4). At 403, 406, 411 and 414, one then has available digital signals representing the respective amplitudes of f, ^,f„^,f, ^ and f-^2', which are compared in pairs, f, ^ with

(1) (27 (27(1) (27 (27

±2 og med f2 i sammenlignere 5.9 hvis utganger 503 og 504 også påtrykkes bestemmelseskretsen 5.6 (figur 5). ±2 and with f2 in comparators 5.9 whose outputs 503 and 504 are also applied to the determination circuit 5.6 (figure 5).

På lignende måte blir de signaler som oppfanges av transduktorene 2.4 eller 3.4 (figur 2) påtrykket krets 5 (figur 4) ved 401 som behandler dem analogt med behandlingen av signalene fra transduktorene 2.2 og 3.2 In a similar way, the signals picked up by the transducers 2.4 or 3.4 (figure 2) are applied to the circuit 5 (figure 4) at 401 which processes them analogously to the processing of the signals from the transducers 2.2 and 3.2

Endelig har man ved utgangene fra anordningen 5 til rådighet digitale signaler som representerer Doppler-frekvensene f ]_ ^ / f 2 ^ F(<1>), f1(2),f2(2) ogF(<2>), henholdsvis ved 404, 407, 409,412, 415 og 417. Finally, digital signals representing the Doppler frequencies f ]_ ^ / f 2 ^ F(<1>), f1(2),f2(2) and F(<2>) are available at the outputs of the device 5, respectively at 404, 407, 409,412, 415 and 417.

Disse signaler blir så behandlet i enheten 6. For å avgi signaler svarende til ligningene (1), (2) og (3) blir verdiene av f, ^, These signals are then processed in unit 6. To emit signals corresponding to equations (1), (2) and (3), the values of f, ^,

(2) (1) (2) (2) (1) (2)

,og f2 subtrahert i digitale subtraktorer 5.1 og 5.2, hvis utgangssignaler blir multiplisert med de respektive koeffisienter; , and f2 subtracted in digital subtractors 5.1 and 5.2, whose output signals are multiplied by the respective coefficients;

i de digitale multiplikatorer slik som 5.3 og 5.4. in the digital multipliers such as 5.3 and 5.4.

Kretsene 5.1 og 5.3 synkroniseres med tellerne 4.7 ved hjelp av klokken I^, og avgir måleandelene hvert 30 ms. The circuits 5.1 and 5.3 are synchronized with the counters 4.7 by means of the clock I^, and emit the measurement portions every 30 ms.

De signaler som avgis fra bestemmelseskretsen 5.6, er av to typer: i 505 har vi signaler som godkjenner U x,y (fx ,) eller U x,y (f0 £) som lagres i et l-siffer register 5.10. I 50 6 har vi signaler som godkjenner Ux y(f±) °2 ux y^2^' som ±a9res i et l~siffer register 5.11. Disse registrerte adresser inkrementeres av kretsen 5.7. The signals emitted from the determination circuit 5.6 are of two types: in 505 we have signals that approve U x,y (fx ,) or U x,y (f0 £) which are stored in an l-digit register 5.10. In 50 6 we have signals that approve Ux y(f±) °2 ux y^2^' which ±a9res in a l~digit register 5.11. These registered addresses are incremented by circuit 5.7.

Man bruker betegnelsen Ux y(f]_) f°r komponenten av U langs x for en halvperiode av H, og for komponenten av U langs y for den andre halvperioden av H^, som oppnås ut fra signalene med frekvens f-^. One uses the designation Ux y(f]_) for the component of U along x for one half-period of H, and for the component of U along y for the other half-period of H^, which is obtained from the signals with frequency f-^.

I utgangen 502 fra multiplikatoren 5.4 får man i løpet av en halv periode av klokken H, digitalverdien av komponenten av den absolutte fart W langs aksen x eller y. In the output 502 from the multiplier 5.4, during half a period of the clock H, the digital value of the component of the absolute speed W along the axis x or y is obtained.

I utgangen fra multiplikatorene 5.3 får man ved 500 og 501 digital-verdiene av komponentene av de relative hastigheter fartøy/strøm målt ved hjelp av frekvensene f^ og f^- Disse verdier lagres henholdsvis i multippelhukommelsen 5.5 for de verdier som oppnås ut fra f^ og i multippelhukommelsen 5.0 for de verdier som oppnås ut fra In the output from the multipliers 5.3, one gets at 500 and 501 the digital values of the components of the vessel/current relative speeds measured using the frequencies f^ and f^- These values are stored respectively in the multiple memory 5.5 for the values obtained from f^ and in the multiple memory 5.0 for the values obtained from

Ut fra klokkesignalene H2 inkrementerer kretsen 5.7 adressene til hukommelsene 5.5, 5.0, 5.10 og 5.11. I hver halve klokkeperiode H, plasserer man således 64 forskjellige målinger og godkjennelsen Based on the clock signals H2, the circuit 5.7 increments the addresses of the memories 5.5, 5.0, 5.10 and 5.11. In each half clock period H, 64 different measurements and the approval are thus placed

av dem, svarende til 64 suksessive vannlag på 20 meter. of them, corresponding to 64 successive water layers of 20 metres.

Som følge av den store variasjon av signalene på vannlagene velger man ifølge oppfinnelsen den beste av de to oppnådde målinger, den ene U „.(f-,) på frekvensen f, og den andre U (f~) på f,. I denne hensikt analyserer man de mottatte Doppler-signaler ikke bare for å betegne beste måling, men også for å bestemme om ingen av dem er god. As a result of the large variation of the signals on the water layers, according to the invention, the best of the two measurements obtained is chosen, one U„.(f-,) on the frequency f, and the other U (f~) on f,. To this end, the received Doppler signals are analyzed not only to designate the best measurement, but also to determine whether none of them are good.

For å gjøre dette begynner man med å detektere eventuelle ampli-tudereduksjoner av signalene som ville bringe dem under en gitt terskel, under, hvilken tellerne ville avgi feilaktige verdier. To do this, one begins by detecting any amplitude reductions of the signals that would bring them below a given threshold, below which the counters would give erroneous values.

De signaler som avgis fra andre bestemmelseskrets 5.8, styrer venderne 5.12 og .5.13. Verdiene av komponenten av den absolutte fart W , som avgis av kretsen 5.4 ved 502, blir ikke ført videre The signals emitted from the second determination circuit 5.8 control the inverters 5.12 and .5.13. The values of the component of the absolute speed W , which are emitted by the circuit 5.4 at 502, are not carried forward

x,y x, y

så fremt nivået av ekkoet ikke er tilstrektelig. Hvis dette nivået er tilstrekkelig, påtrykkes signalet 502 både hukommelsen 5.14ddirekte og gjennom venderen 5.13 ved 508. Hvis derimot nivået ikke er tilstrekkelig, er det en tidligere verdi W unless the level of the echo is sufficient. If this level is sufficient, the signal 502 is applied both to the memory 5.14ddirectly and through the inverter 5.13 at 508. If, on the other hand, the level is not sufficient, there is a previous value W

x,y; lagret ved 514 som påtrykkes ved 508. x,y; stored at 514 which is printed at 508.

De binære signaler som avgis fra hukommelsen 5.10, styrer valget mellom f^ og ved hjelp av venderen 5.15 som på sine innganger mottar de verdier som avgis fra hukommelsene 5.5 og 5.0. Ved utgangen 507 fra venderen 5.15 oppnår man verdien av beste komponent av farten fartøy/strøm etter valg mellom U ,, (fn) og The binary signals emitted from the memory 5.10 control the choice between f^ and by means of the inverter 5.15 which receives at its inputs the values emitted from the memories 5.5 and 5.0. At the output 507 from the turner 5.15, the value of the best component of the speed vessel/current is obtained by choosing between U ,, (fn) and

x, y j. U (f0). x, y j. U (f0).

x,y' 2' x,y' 2'

En subtraksjonskrets 5.16 mottar på sine innganger 507 og 508 verdiene wx y °9 ux y* Utgangen 50 9 avgir verdien av komponenten av den absolutte fart av strømmen V ifølge ligning (1). Denne A subtraction circuit 5.16 receives at its inputs 507 and 508 the values wx y °9 ux y* The output 50 9 emits the value of the component of the absolute speed of the current V according to equation (1). This

xf y xf y

subtraksjonen utføres i takt med en klokke H^. the subtraction is performed in time with a clock H^.

Imidlertid tjener de godkjennelsesdata som er lagret i hukommelsen 5.11, og som utleses synkront med de data som er lagret i 5.10 og i 5.5 eller 5.0, til gjennom venderen 5.17 å ugyldiggjøre de målinger av V som er befengt med feil både i f, og f_. Ved 510 har However, the approval data stored in the memory 5.11, which is read out synchronously with the data stored in 5.10 and in 5.5 or 5.0, serves through the inverter 5.17 to invalidate the measurements of V which are infected with errors in both f, and f_. At 510 have

x,y 3 1^2 x,y 3 1^2

man således til rådighet en andel av digitale målinger represen- one thus has at his disposal a share of digital measurements representing

tative for V langs en fartøysakse 1 løpet av en halvperiode av klokken H^. I løpet av den påfølgende halvperiode av denne klokken, ca. 4 sekunder etter, har man som vi har sett en annen andel av malinger representative for V på en akse perpendikulær med oven-nevnte akse. tative for V along a vessel axis 1 during one half period of the clock H^. During the subsequent half period of this clock, approx. 4 seconds later, as we have seen, one has another proportion of paints representative of V on an axis perpendicular to the above-mentioned axis.

Som funksjon av tiden viser figur 7 noen signaler som er tilstede As a function of time, Figure 7 shows some signals that are present

i noen karakteristiske punkter av anordningen. Signalet på linjen a representerer klokkesignalet H, som gir takten i den alter-nerende sending-mottagning i planene xz og yz. in some characteristic points of the device. The signal on line a represents the clock signal H, which gives the rate in the alternating transmission-reception in the planes xz and yz.

Signalet på linjen b representerer den sendeluken som er til- The signal on line b represents the transmit slot that is

stede i 31 på figur 3. Lukens varighet er noen millisekunder. Signalet på linjen c representerer klokkesignalet H2 som er bereg-net på å hakke opp tiden i et visst antall stykker på 30 milli-sekv.nd«?r etter avslutning av sendingen. Det er imidlertid klart at disse signaler kan sendes i et hvilket som helst øyeblikk som er forenlig med mottagningsperioden for å utføre målinger på en rekkefølge av vannlag som ikke begynner i en avstand nær transduktorene. present in 31 in Figure 3. The hatch's duration is a few milliseconds. The signal on line c represents the clock signal H2 which is calculated to chop up the time in a certain number of pieces of 30 milliseconds after the end of the transmission. However, it is clear that these signals can be transmitted at any moment compatible with the reception period to perform measurements on a sequence of water layers that do not begin at a distance close to the transducers.

Signalet på linjen d svarer til utgangsspenningen fra senderkretsen 1 (figur 3) ved 20 0, dvs. summen av signalene på frekvensene f^The signal on line d corresponds to the output voltage from transmitter circuit 1 (figure 3) at 20 0, i.e. the sum of the signals at the frequencies f^

og som først sendes i planet xz og neste gang i planet yz, representert på figuren ved symbolene ^ 2.+^ 2^- x °^ ^1<+>^2^Y° and which is first transmitted in the plane xz and the next time in the plane yz, represented in the figure by the symbols ^ 2.+^ 2^- x °^ ^1<+>^2^Y°

Linjen e viser de signaler som mottas av transduktoren 2.2 ved The line e shows the signals received by the transducer 2.2 at

201 i figur 2 i løpet av en halvperiode av H^, og linje f viser de signaler som mottas av transduktor 3.2 ved 301 i løpet av neste halvperiode av H^. På lignende måte representerer linjene g og h de signaler som mottas av transduktorene 2.4 og 3.4 ved 202 og/eller 302. De fire signaler omfatter først tilbakekas-tingssignalene med Doppler-effekt på primærfrekvensene f^ og f2, fulgt av ekkosignaler fra bunnen med Doppler-effekt på differansefrekvensen F. Det er bare de fire signaler som er vist i figur 6 som behandles av kretsene 5 og 6 på figurene 4 og 5. 201 in Figure 2 during one half-period of H^, and line f shows the signals received by transducer 3.2 at 301 during the next half-period of H^. Similarly, the lines g and h represent the signals received by the transducers 2.4 and 3.4 at 202 and/or 302. The four signals first comprise the Doppler effect return signals at the primary frequencies f 1 and f 2 , followed by echo signals from the bottom with Doppler -effect on the difference frequency F. Only the four signals shown in figure 6 are processed by circuits 5 and 6 in figures 4 and 5.

Linje i viser pakkene av binærsignaler fra utgangen av krets 5 Line i shows the packets of binary signals from the output of circuit 5

ved 510. Hvert av dem er sammensatt av binærelementer for den at 510. Each of them is composed of binary elements for it

absolutte hastighet av det tilsvarende vannlag som man oppnår ifølge oppfinnelsen, ifølge den beste av de to målinger, hvorav den ene gjøres ut fra frekvensen f^, og den andre ut fra f2- Den ene av disse målinger kan meget vel bli annulert på grunn av feil-aktig amplitude av en eller flere av komponentene i beregningen. For å lette fremstillingen er signalene vist i synkronisme med klokkesignalene H,,. Da signalene er lagret, er det klart at de kan bli restituert i et hvilket som helst øyeblikk i en halv klokkeperiode og i en takt som eventuelt kan være forskjellig fra takten H2>absolute velocity of the corresponding water layer which is obtained according to the invention, according to the best of the two measurements, one of which is made from the frequency f^, and the other from f2- One of these measurements may very well be canceled due to incorrect amplitude of one or more of the components in the calculation. To facilitate the presentation, the signals are shown in synchronism with the clock signals H,,. As the signals are stored, it is clear that they can be recovered at any moment in half a clock period and at a rate which may possibly be different from the rate H2>

I en variant ifølge oppfinnelsen kan hele den digitalbehandling som foretas av kretsen 6 i fig. 5 erstattes av den synoptiske krets 10 i fig. 7, som omfatter en interface-krets 10.1 med innganger og utganger, en sentralenhet 10.2 som kommuniserer med interface-kretsen 10.1, den døde hukommelse 10.3, den levende hukommelse 10.4 via den to-veis dataveilinje 10.5, idet valget utføres av adresseveilinjen 10.6. Takten i vekslingen reguleres av klokkekretsen 10.7. Det skal bemerkes at vendersignalene H-^ for aksene og V.F.T.-signalene H2 for opphakking av tiden i stykker på 3 0 ms nå avgis fra denne enheten, idet klokkekretsen 9 In a variant according to the invention, the entire digital processing carried out by the circuit 6 in fig. 5 is replaced by the synoptic circuit 10 in fig. 7, which comprises an interface circuit 10.1 with inputs and outputs, a central unit 10.2 which communicates with the interface circuit 10.1, the dead memory 10.3, the living memory 10.4 via the two-way data line 10.5, the selection being carried out by the address line 10.6. The rate of the switching is regulated by the clock circuit 10.7. It should be noted that the turning signals H-^ for the axes and the V.F.T. signals H2 for chopping the time into pieces of 30 ms are now issued from this unit, the clock circuit 9

i figur 2 er sløyfet. in figure 2 is the loop.

Programmet for veksling av data, måling og sammenligning av dem, og for behandlingen av klokkesignalene H-^ og H blir lagret i den døde hukommelse 10.3, mens de provisoriske data og resultater blir lagret i den levende hukommelse 10.4. The program for exchanging data, measuring and comparing them, and for processing the clock signals H-^ and H is stored in the dead memory 10.3, while the provisional data and results are stored in the live memory 10.4.

Ifølge en variant av oppfinnelsen kan man, ved å modifisere motta-gerkretsene bestemme den vertikale komponent av havstrømmenes hastighet vz. According to a variant of the invention, by modifying the receiver circuits, the vertical component of the ocean currents' speed vz can be determined.

Vi har nemlig: Namely, we have:

hvor f er en av frekvensene f^ eller f2- where f is one of the frequencies f^ or f2-

For å finne Vz kunne man da modifisere kretsene 5.1 og 5.2 ved å erstatte subtraktorkretsene med adderere og forandre multiplika-sjonen: To find Vz, circuits 5.1 and 5.2 could then be modified by replacing the subtractor circuits with adders and changing the multiplication:

Denne operasjon vil da gi den relative vertikale fart mellom far-tøy og strøm. Man kan fortsette beregningen for som før å finne den absolutte vertikale fart mellom fartøy og strøm ved å sub-trahere den funne vertikale fart mellom fartøy og bunn ved hjelp av en identisk operasjon. Det må imidlertid bemerkes at så fremt de relative vertikale målinger som vedrører de forskjellige lag alle blir forstyrret av den vertikale hastighet av fartøyet som skyldes sjøgangen, må man korrigere individuelt, ikke den akustiske informasjon om fartøyets absolutte vertikale fart i forhold til bunnen, hvis informasjonstakt er meget liten, men ved hjelp av et annet målemiddel som f.eks. et akselerometer. This operation will then give the relative vertical speed between the vessel and the current. One can continue the calculation to find the absolute vertical speed between vessel and current as before by subtracting the found vertical speed between vessel and bottom using an identical operation. However, it must be noted that as long as the relative vertical measurements relating to the different layers are all disturbed by the vertical speed of the vessel due to the sea course, one must correct individually, not the acoustic information about the absolute vertical speed of the vessel in relation to the bottom, whose information rate is very small, but with the help of another measuring device such as e.g. an accelerometer.

Den rent akustiske metode er derimot gyldig for en neddykket strømmåler, enten ved å arbeide på en dybde hvor sjøgangen ikke lengder influerer, eller med en måler som er fast i forhold til bunnen. The purely acoustic method, on the other hand, is valid for a submerged current meter, either by working at a depth where the sea passage does not influence lengths, or with a meter that is fixed in relation to the bottom.

En foretrukket utformning har følgende data: A preferred design has the following data:

-f1 45 kHz. -f1 45 kHz.

- f2 = 55 kHz - f2 = 55 kHz

dvs. F = 10 kHz. i.e. F = 10 kHz.

-dimensjon av de elektroakustiske transduktorer: 100 x 200 mm (sender og mottager identiske), som på senterfrekvensen 50 kHz gir åpningsvinkler på 7,5° ifølge dimensjonen 200 mm langs måle-aksen. -dimension of the electroacoustic transducers: 100 x 200 mm (transmitter and receiver identical), which at the center frequency 50 kHz gives opening angles of 7.5° according to the dimension 200 mm along the measuring axis.

-direktivitetsindeks = 25,5 dB -directivity index = 25.5 dB

-maksimum lydnivå på f^ eller på f2 = 126,5 dB med en elektrisk effekt på 2 kW -maximum sound level of f^ or of f2 = 126.5 dB with an electrical output of 2 kW

-lydnivå på frekvensen F = 95 dB. - sound level at the frequency F = 95 dB.

-minimum registrerbart signal i tung sjø (4), med et signal/støy-forhold på 12 dB og et passbånd på 30 Hz = -54 dB på f-^ eller f2--rekkevidde mot bunnen - 3000 m -tilbakeslaasrekkevidde = 1000 m i farvann med tilbakeslagsindeks • = -80 dB -minimum detectable signal in heavy seas (4), with a signal-to-noise ratio of 12 dB and a passband of 30 Hz = -54 dB at f-^ or f2--range to the bottom - 3000 m -return lock range = 1000 m in waters with setback index • = -80 dB

-antall målte vannlag = 64 -number of measured water layers = 64

-tykkelse av lagene = 20 meter. -thickness of the layers = 20 metres.

Det apparat som er beskrevet er en Doppler-sonar som anvender måle-miljøets ulineære egenskaper for måling av et fartøys fart i forhold til bunnen, og for å bestemme profilen av havstrømmene kan målingen utføres for dybder opp til 3000 meter. The device described is a Doppler sonar that uses the non-linear properties of the measuring environment to measure a vessel's speed in relation to the bottom, and to determine the profile of the ocean currents, the measurement can be carried out for depths of up to 3000 metres.

Claims (7)

1. Måleanordning for vannstrømmer (eksempelvis havstrøm-mer) , kalt strømmåler, plassert på et fartøy (100) i bevegelse, omfattende en Doppler-effekt-sonar (110) som sender og mottar langs retninger Dj, D2 , D3 og D4, idet Dj og D2 ligger i et plan Oxz og danner vinklene +Oc og - OL med vertikalen Oz, idet D3 og D4 ligger i planet Oyz perpendikulært på Oxz og D3 og D4 danner vinklene +CX og - CK. med Oz, idet de mottatte signaler skriver seg fra vo-lumtilbakekastingen i vannmiljøet og fra refleksjonen fra bunnen, og idet anordningen også omfatter behandlingsmidler (4) for de mottatte signaler for å beregne de horisontale komponenter av strømmenes hastigheter i forhold til fartøyet (100) og de horisontale komponenter av fartøy-ets (100) hastighet så vel som midler (5.16) til å beregne de horisontale komponenter av strømmenes hastigheter i forskjellige dybdér, karakaterisert ved midler (1) innrettet for via en og samme antenne (2; 3) samtidig å sende ut to høye frekvenser f^ og f2 og i behandlingsmidlene (4) anordnede mottagningsmidler (5,6) for gjennom en og samme antenne (2; 3) samtidig å motta de volumtilbakekastningssigrialer som er påvirket av Doppler-ef fekten på frekvensene f]_^» rl^' fl^' fx(4), f2(<1>)/ f2(<2>)/ f2(<3>) °g f2(<4>) henholdsvis svarende til frekvensene f]_ og f2 og langs retningene D]_, D2, D3 og D4, så vel som signaler på frekvensene p(D, F( , F^ og F som skriver seg fra bunnen og svarer til signaler på en lav frekvens F = f^ - f2 som genereres på grunn av vannmassens ulineariteter i retningene Dj_, D2, D3 og D4, idet behandlingsmidlene (4) avgir verdiene av komponentene av hastigheten fartøy/strøm langs Ox ut fra verdiene f^1* - f^2) og/eller f2 (1) - f2(<2>) 0<3 kom_ ponentene langs Oy ut fra verdiene fj_(<3>) - f(4) og/eller f2(<3>) _ f2(4)f idet komponentene av fartøyets absolutte hastighet langs Ox og Oy beregnes ut fra verdiene F(l) _ p(2) Cg F(3) _ p(4)f og nvor disse verdier av hastighetskomponentene brukes til beregning av strøm-menes hastigheter.1. Measuring device for water currents (for example ocean currents), called a current meter, placed on a vessel (100) in motion, comprising a Doppler effect sonar (110) which transmits and receives along directions Dj, D2, D3 and D4, Dj and D2 lie in a plane Oxz and form the angles +Oc and - OL with the vertical Oz, as D3 and D4 lie in the plane Oyz perpendicular to Oxz and D3 and D4 form the angles +CX and - CK. with Oz, since the received signals are written from the volume throwback in the water environment and from the reflection from the bottom, and since the device also includes processing means (4) for the received signals to calculate the horizontal components of the current's velocities in relation to the vessel (100) and the horizontal components of the vessel's (100) velocity as well as means (5.16) for calculating the horizontal components of the currents' velocities at different depths, characterized by means (1) arranged for via one and the same antenna (2; 3) simultaneously transmitting two high frequencies f^ and f2 and receiving means (5,6) arranged in the treatment means (4) to simultaneously receive through one and the same antenna (2; 3) the volume return signals which are affected by the Doppler effect on the frequencies f]_^» rl^' fl^' fx(4), f2(<1>)/ f2(<2>)/ f2(<3>) °g f2(<4>) respectively corresponding to the frequencies f] _ and f2 and along the directions D]_, D2, D3 and D4, as well as signals at the frequencies p(D, F( , F^ and F which writes itself from the bottom and corresponds to signals at a low frequency F = f^ - f2 which are generated due to the non-linearities of the water mass in the directions Dj_, D2, D3 and D4, as the processing means (4) emit the values of the components of the speed vessel/current along Ox based on the values f^1* - f^2) and/or f2 (1) - f2(<2>) 0< 3 the components along Oy based on the values fj_(<3>) - f(4) and/or f2(<3>) _ f2(4)f as the components of the vessel's absolute speed along Ox and Oy are calculated based on the values F( l) _ p(2) Cg F(3) _ p(4)f and when these values of the velocity components are used to calculate the currents' velocities. 2. Strømmåler som angitt i krav 1,karakterisert ved at den omfatter en første bestemmelseskrets (5.6) som tillater sammenligning av amplituden av de mottatte signaler som svarer til de utsendte frekvenser f^ og f2 r idet bestemmelseskretsen (5.6) via et register (5.10) styrer en vender (5.15) for å overføre det høyeste signal.2. Current meter as specified in claim 1, characterized in that it comprises a first determination circuit (5.6) which allows comparison of the amplitude of the received signals corresponding to the transmitted frequencies f^ and f2 r, the determination circuit (5.6) via a register (5.10 ) controls a switch (5.15) to transmit the highest signal. 3. Strømmåler som angitt i krav 1, karakterisert ved at signalbehandlingsmidlene (4) omfatter kretser (4.7) som styres av en klokke (9/H2) med periode T2 for å bestemme de mottatte signaler som funksjon av tiden og bestemme strømmenes horisontale hastighet i forskjellige dybdelag.3. Current meter as stated in claim 1, characterized in that the signal processing means (4) comprise circuits (4.7) which are controlled by a clock (9/H2) with period T2 to determine the received signals as a function of time and determine the horizontal speed of the currents in different depth layers. 4. Strømmåler som angitt i krav 1, karakterisert ved at en klokke O/H^) med periode T^ er anordnet for å styre vendere (7.4, 8.1-8.3) i takten T-^/2 for å innstille synkront sending, mottagning og signalbehandling svarende til signalbaner i de respektive planene Oxz og Oxy.4. Current meter as specified in claim 1, characterized in that a clock O/H^) with period T^ is arranged to control switches (7.4, 8.1-8.3) in the rate T-^/2 to set synchronous transmission, reception and signal processing corresponding to signal paths in the respective plans Oxz and Oxy. 5. Strømmåler som angitt i krav 2, karakterisert ved at mottagningsmidlene (5,6) for volumtil-bakekastningssignalene omfatter forsterkere (4,1) og fil-tere (4.4, 4.5) som etterfølges av på den ene side første binære tellere (4.7) og på den annen side detektorer (4.11, 4.13) fulgt av vipper (4.12) som avgir de signaler som påtrykkes den første bestemmelseskretsen (5.6).5. Current meter as stated in claim 2, characterized in that the reception means (5,6) for the volume return signals comprise amplifiers (4,1) and filters (4.4, 4.5) which are followed by, on the one hand, first binary counters (4.7 ) and on the other hand detectors (4.11, 4.13) followed by flip-flops (4.12) which emit the signals that are applied to the first determining circuit (5.6). 6. Strømmåler som angitt i krav 1, karakterisert ved at mottagningsmidlene (5,6) omfatter en forsterker (4.2) hvis forsterkning kan varieres som funksjon av tiden, og er innrettet til å forsterke signalene med differansefrekvensen F, og er etterfulgt av filtre (4.6), detektorer og integratorer (4.9) idet de der integrerte signaler for det første utløser andre binære tellere (4.8) for de forsterkede og filtrerte signaler, og for det annet påtrykkes en andre bestemmelseskrets (5.8) som styrer en vender (5.13) som overfører det signal som svarer til den beregnede verdi av far-tøyets hastighet eller det som svarer til den beregnede verdi som tidligere er lagret i en hukommelse.6. Current meter as stated in claim 1, characterized in that the receiving means (5,6) comprise an amplifier (4.2) whose gain can be varied as a function of time, and is arranged to amplify the signals with the difference frequency F, and is followed by filters (4.6), detectors and integrators (4.9), as the signals integrated there firstly trigger other binary counters (4.8) for the amplified and filtered signals, and secondly a second determining circuit (5.8) is applied which controls a switch (5.13) ) which transmits the signal that corresponds to the calculated value of the vessel's speed or that which corresponds to the calculated value previously stored in a memory. 7. Strømmåler som angitt i kravene 2 eller 3, karakterisert ved multippeIhukommeIser (5.0, 5.5, 5.10, 5.11) innrettet for å motta verdiene av komponentene av fartøyets hastigheter i forhold til strømmene, representert av signaler fra etter de første binære tellere (4.7) anordnede subtraktor (5.1) og multiplikatorkretser (5.3), så vel som signalene som abgis fra første bestemmelseskrets (5.6) og tilsvarer tidsintervallene T2, hvilke multippelhukommelser således er innrettet til å utleses i relativt langsom takt.7. Current meter as specified in claims 2 or 3, characterized by multiple inputs (5.0, 5.5, 5.10, 5.11) arranged to receive the values of the components of the vessel's speeds in relation to the currents, represented by signals from after the first binary counters (4.7) arranged subtractor (5.1) and multiplier circuits (5.3), as well as the signals which are output from the first determination circuit (5.6) and correspond to the time intervals T2, which multiple memories are thus arranged to be read out at a relatively slow rate.